專利名稱：視頻圖像分辨率的可伸縮提高的制作方法
技術領域：
對照參考He等人于2000年8月16日提交，標題是”提高視頻圖像銳度的系統(tǒng)和方法”，轉讓給本發(fā)明的受讓人的第09/639147號美國專利，在這里將它的內容全部引入作為參考。
背景技術：
本發(fā)明涉及輸出裝置上視頻信號的顯示。具體而言，本發(fā)明涉及提高已經從低分辨率格式轉換過來的輸出信號的質量。
當陰極射線管內的電子槍在熒光體上打出一連串水平線的時候就產生了電視圖像。磷光體的輝光反映在監(jiān)視器上形成圖像。在美國，國家電視標準委員會(NTSC)正在制定電視廣播標準。按照這些標準，每次在屏幕上顯示480行，在屏幕上每一秒鐘顯示60次圖像。這些行同時顯示的時候，注意到電子槍不會在同一次掃描過程中刷新所有行是非常重要的。除了設置屏幕上顯示的行數(shù)以外，NTSC標準還提供一種“隔行掃描”顯示系統(tǒng)。它的意思是480行被劃分成兩組，每一組240行，一次掃描針對的是奇數(shù)行，下一次被掃描的是偶數(shù)行。換句話說，每一組行每一秒鐘顯示30次。這一系統(tǒng)通常都叫做“480i”系統(tǒng)。
這一NTSC標準支持模擬信號。但是，人們正在努力將數(shù)字電視(DTV)信號送到家庭中去，而且?guī)缀蹩梢钥隙〝?shù)字電視廣播會在不遠的將來取代模擬電視廣播。數(shù)字電視有眾多的格式。它們中的一些采用隔行掃描系統(tǒng)，比方說上面描述的系統(tǒng)，而其它的則采用“逐行掃描”格式。在一些逐行掃描系統(tǒng)中，在一次掃描過程中要對所有行進行刷新。這樣，雖然480p系統(tǒng)與480i系統(tǒng)具有相同數(shù)量的水平行，但是480p圖像會更加穩(wěn)定，因為圖像中行的刷新次數(shù)會快一倍。先進電視系統(tǒng)委員會(ATSC)，它是一個國際組織，正在制定數(shù)字電視標準。ATSC已經指定了18種不同的數(shù)字電視格式，它們支持采用逐行掃描格式和隔行掃描格式的不同數(shù)量的行。目前，最常用的格式是480p，720p和1080i。
這些進展要求電視系統(tǒng)能夠接收和顯示不同格式的電視廣播信號。完成這樣一個任務的一種方法是在電視機中包括一個裝置，它能夠接收不兼容格式的信號，將它轉換成電視機能夠使用的格式。格式的轉換常常會導致數(shù)據損失，降低顯示圖像的質量。例如，向上轉換一從低分辨率格式轉換成高分辨率格式一通常都需要對原始廣播信號進行內插處理。例如，在不遠的將來，許多消費者將擁有能夠接收高清晰度(HD)廣播信號的電視機。但是，目前廣播的電視信號是低分辨率的標準清晰度(SD)格式。電視臺將它們的廣播信號轉換成高清晰度格式還需要一些時日。因此，需要在高清晰度電視機中包括一種裝置，它能夠接收標準清晰度格式的信號，并且將它們轉換成高清晰度格式。
向上轉換過程通常都需要利用內插濾波器去掉向上采樣圖像中包括的高頻圖像。具體而言，在向上轉換的過程中，將一些像素值設置為等于零。如果這些零值像素原封不動地顯示出來，在電視屏幕上它們會呈現(xiàn)為黑色的斑點。相反，用一個內插濾波器將圖像進行向上采樣，將它們重新設置為非零值，從而產生視覺上更好的圖像。實際上，用于向上轉換圖像的濾波器不可能是理想濾波器一不可能消除所有高頻圖像，因此，向上轉換后得到的圖像中會保留一些非常微弱的高頻能量。對于人類視覺而言，向上轉換以后的圖像中高頻數(shù)據通常都呈現(xiàn)為圖像模糊。消除這種圖像模糊的一種方法是對圖像的邊緣進行銳化處理，提高其紋理區(qū)域的對比度。這個銳化邊緣和提高對比度的過程在圖像中產生新的高頻分量，使已經存在的中頻模糊。雖然通常不可能再現(xiàn)低分辨率視頻生產(例如標準格式錄像)過程中丟失的所有細節(jié)，但是這些過程能夠恢復至少一部分原始圖像質量。但是，仍然需要改進的方法和系統(tǒng)來處理從另一種格式轉換過的圖像，特別是使處理時間和計算時間最少的那些，以便提高它們的質量。

發(fā)明內容
按照本發(fā)明的一個實施方案，提高視頻信號分辨率的一種方法包括獲得較低分辨率的視頻信號，比方說標準清晰度電視信號。將一個尖峰函數(shù)應用到低分辨率信號上，分析這一尖峰信號，以確定可能是邊緣的像素。然后將這個尖峰信號“向上轉換”一它的分辨率提高到所需要的分辨率，比方說高清晰度電視信號。然后將一個邊緣檢測函數(shù)應用于這一較高分辨率的視頻信號，具體而言，就是將它應用于對應于前面認為可能是邊緣的那些像素。將邊緣聯(lián)系應用于檢測到的邊緣，將一個亮度過渡改善函數(shù)應用到檢測到的邊緣上，將處理過的高分辨率信號輸出給一個高分辨率顯示器。
按照本發(fā)明，尖峰函數(shù)的應用通過提高原始圖像的感覺對比度來提高圖像質量。也就是說，對于人眼來說，圖像的對比度提高了，特別是在它的紋理區(qū)域內。尖峰函數(shù)通常是在向上轉換之前應用的。然后在轉換完成以后應用邊緣檢測函數(shù)，以精確地確定向上轉換的哪些像素是邊緣像素。按照本發(fā)明提供的函數(shù)為圖像的特征產生估計值，這樣做能夠減少計算時間，同時保持圖像質量。圖像中檢測到的邊緣被聯(lián)系起來，在水平方向和垂直方向將圖像銳化。根據本發(fā)明，可以改變各種參數(shù)來適應處理操作的復雜性，以及控制分辨率的提高程度。
通過閱讀以下詳細描述，同時參考附圖，就會了解本發(fā)明的其它實施方案及它們的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明中提高視頻圖像分辨率的一個實例框圖；圖2是按照本發(fā)明將尖峰函數(shù)應用于獲得的信號的示例性步驟框圖；圖3是說明本發(fā)明中如何確定潛在邊緣的一個流程圖；圖4是說明本發(fā)明中如何檢測邊緣的一個實例流程圖；圖5說明本發(fā)明中可以用于將圖像中的像素分段的一個電路實例；和圖6說明本發(fā)明如何將圖5中的電路結合進電視系統(tǒng)中顯示圖像。
具體實施例方式
雖然將利用一些實施方案來描述本發(fā)明，但是應當明白本發(fā)明并不限于這些實施方案。相反，本發(fā)明包括后面的權利要求給出的實質和范圍內的所有改變、改進和等價方案。
現(xiàn)在參考附圖來描述本發(fā)明的實施方案。圖1是本發(fā)明中提高視頻信號分辨率的一個方法流程圖。在這個實施方案中，獲得第一個分辨率的視頻信號，如同方框102所示。電視和視頻信號一般都是行和列構成的一個像素陣列。這個陣列常常不是方形的，也就是說行數(shù)常常不等于列數(shù)。在一個實施方案中，獲得的信號是標準清晰度電視(SDTV)信號，按照這一標準，它的格式是480i。雖然描述本發(fā)明的時候針對的是標準清晰度電視信號和高清晰度電視(HDTV)信號，但是應該明白還有其它格式，也能夠應用本發(fā)明。
將一個尖峰函數(shù)應用于獲得的圖像，如同方框104所示。一般而言，應用尖峰函數(shù)會因為提高圖像紋理區(qū)域中的感覺對比度而提高圖像質量。現(xiàn)在來看圖2，在一個實施方案中，通過用不可分離的兩坐標有限沖擊響應(FIR)濾波器與圖像作卷積運算，將卷積與原始像素值的卷積相加，來提供這一尖峰函數(shù)，分別見方框202和204。在一個實施方案中，采用有9個系數(shù)的有限沖擊響應濾波器。在一個實施方案中，成功地應用了系數(shù)等于0、-1、0；-1、4、-1；0、-1、0的一個有限沖擊響應濾波器。
再一次參考圖1，將尖峰函數(shù)應用于獲得的信號以后，對尖峰信號(以后將尖峰函數(shù)應用于獲得的信號以后得到的信號叫做“尖峰”信號)進行分析，以確定哪些像素可能是邊緣像素，見方框106?；氐綀D3，在一個實施方案中，這一分析包括計算尖峰信號的一階導數(shù)，見方框302，將它與一個門限進行比較，見方框304。這個門限通常都是建立在隨后計算所需復雜度基礎之上的。例如，門限較低會增加潛在邊緣像素的數(shù)量，而門限較高則會簡化計算，減少潛在邊緣像素的數(shù)量。這樣，按照本發(fā)明，可以按照需要調整處理操作的復雜性，以便在節(jié)省計算時間和圖像改善程度之間取得平衡。如果某個像素那里的一階導數(shù)超過這一門限，這個像素就可能是一個邊緣像素，會對它進行進一步處理，見方框308。
如同前面描述的一樣，視頻信號通常都是分成行和列。因此要將尖峰函數(shù)(以及按照本發(fā)明要應用于信號的其它函數(shù))應用于水平方向和垂直方向。信號的一階導數(shù)可以通過計算像素值之間的差計算出來。在一個實施方案中，通過計算相鄰兩個像素之間的差計算出一階導數(shù)。
繼續(xù)參考圖1，接下來將一個向上轉換操作應用于尖峰函數(shù)，見方框108，以提高它的分辨率。例如，向上轉換可以適當?shù)剞D換480i格式的標準清晰度電視信號，以正確地顯示在1080i的高清晰度電視上。在一個實施方案中，向上轉換是通過線性內差完成的，也就是通過平均兩個相鄰像素完成的。在另一個實施方案中，向上轉換是利用高斯內插實現(xiàn)的，也就是對原始信號作卷積運算，然后通過高斯濾波器。應該指出，雖然本發(fā)明中應用的是線性內插和高斯內插，但是向上轉換還可以用其它方式進行。
回過來參考圖1，下面將邊緣檢測函數(shù)應用于向上轉換以后的信號，見方框110。應用這個函數(shù)能夠確定以前確定為潛在邊緣像素中的哪些像素真的是原始圖像的邊緣像素。現(xiàn)在參考圖4，在本發(fā)明的一個實施方案中，邊緣檢測包括計算尖峰信號的二階導數(shù)，見方框402。可以通過計算三個相鄰像素的加權差來獲得二階導數(shù)。如果在方框406中兩個相鄰像素二階導數(shù)的乘積小于或者等于0，那么這些像素中至少有一個像素是一個邊緣像素，因為它意味著這兩個相鄰像素的值要么符號相反，要么至少一個的值等于零(也就是說與零有一個交叉)。如果是這樣，就在方框408中計算向上轉換信號的三階導數(shù)，并且在方框410中與二階導數(shù)進行比較。同樣可以按照需要選擇這個門限值，以反映處理操作的復雜性。
信號的三階導數(shù)代表它的零點交叉率。它說明邊緣斜率改變的速率，因而說明邊緣有多陡峭。如果一個像素上三階導數(shù)的值太小，那么這個像素就很可能只是一個軟邊緣(，或者一個半軟邊緣，為了提高分辨率而進行的進一步處理沒有必要再進行下去。這樣，如果在方框412中三階導數(shù)超過了第二個門限，那么這個像素就只是一個邊緣。在一個實施方案中，第二個門限只等于以前確定的尖峰信號一階導數(shù)與一個常數(shù)的乘積。在一個實施方案中，成功地采用了幅度等于0.45的一個常數(shù)。在這個實施方案中，這個常數(shù)的幅度是通過觀察選擇的，它能夠從進一步提高分辨率的過程中消除足夠量的軟邊界，同時保持輸出圖像的質量。
再一次參考圖1，下一步應用一個邊緣聯(lián)系函數(shù)，如同方框112所示。一般而言，進行邊緣聯(lián)系，將不連續(xù)的邊緣點連接起來，消除孤立的邊緣點。在一個實施方案中，將這個邊緣聯(lián)系函數(shù)應用于完成邊緣檢測以后被當作邊緣的所有像素。
回到圖1，下一步在方框114中將一個亮度過渡改善(“LTI”)函數(shù)應用于向上轉換過的信號的邊緣。這個LTI函數(shù)一般都將慢速亮度過渡替換成陡峭的過渡，從而使邊緣銳化。LTI是在“子像素”層次上進行的。也就是說，將每個像素劃分成多個部分(也就是子像素)，分析每一個子像素的特性，以確定像素內邊緣所在的準確點。
在一個實施方案中，應用于較高分辨率的視頻信號，以便找到像素內邊緣位置的這個函數(shù)被定義為c＝round[N*Ln(x-1)/(abs(L”(x-1))+abs(Ln(x)))]其中c是數(shù)學舍入函數(shù)(將變量轉換成最接近的整數(shù))，N代表每個像素劃分成多少個子像素，x表示正在評估的是哪一個像素，Ln代表較高分辨率視頻信號的二階導數(shù)(L代表導數(shù))。用這個位置(也叫做邊緣中心)來選擇預定LTI多相查閱表(“LUT”)中的濾波器，應用于向上轉換的圖像，完成銳化處理。具體而言，將邊緣的位置用作轉換成LUT的系數(shù)，選擇對應的濾波器，從LUT中提取出來。濾波器對邊緣像素進行卷積運算，將結果加到邊緣上去，完成銳化處理。
與確定了的邊緣點相鄰的像素也需要增強，才能使圖像質量產生看得見的改善。因此，最好是在應用濾波器之前包括另外的像素。在一個實施方案中，包括有邊緣像素的四個像素。在這個實施方案中，四個濾波器與這個映射系數(shù)相聯(lián)系。所有四個濾波器都是從LUT中提取出來的，產生四個卷積結果。在另一個實施方案中，分析六個像素，使得六個濾波器與映射系數(shù)相聯(lián)系。因此，從LUT提取六個濾波器，產生六個卷積結果。
對于邊緣聯(lián)系這種情形，在本發(fā)明的一個實施方案中，這個LTI函數(shù)被應用于邊緣檢測和聯(lián)系過程中指定為邊緣的所有像素。在一個實施方案中，向上轉換過經歷了邊緣檢測的圖像中所有像素都被接連處理。在這樣一個實施方案中，可以用水平和垂直計數(shù)器來確定像素位置?？梢宰屵@些計數(shù)器的計數(shù)值不斷增大，從而連續(xù)處理每個像素，直到最后一欄最后一行中的像素已經被處理完。整個圖像都可以隨后進行高清晰度輸出，如同方框116所示。
在一個實施方案中，最初獲得的視頻信號可能是逐行掃描格式的，而在另一個實施方案中，它可能是隔行掃描的。在一些情形里，在進一步處理之前需要將視頻信號從一種格式轉換成另一種格式。例如，在一個實施方案中，本發(fā)明可以被設置成只能處理逐行掃描格式的信號。在這種情況下，隔行掃描格式的視頻信號通常都需要在步驟102中轉換成逐行掃描格式，然后才進行進一步的處理。同樣，在處理完以后可能需要將視頻信號轉換成另一種格式。這樣，按照以下步驟在逐行掃描格式中處理過的信號可能在方框116中需要在只能顯示隔行掃描格式信號的一個裝置上顯示。在這種情況下，處理過的信號將從逐行掃描格式轉換成隔行掃描格式，然后才發(fā)送給顯示器。雖然描述本發(fā)明的時候信號是在逐行掃描格式中進行處理的，但是顯然它也可以在隔行掃描格式中進行處理。還有，在這種情況下，輸入視頻信號可以在方框102中從逐行掃描格式轉換成隔行掃描格式，也可以在方框116中從隔行掃描格式轉換回逐行掃描格式，然后再輸出。此外，本發(fā)明顯然能夠獲得逐行掃描格式的信號，用隔行掃描格式進行顯示，以及反過來。所有這種改變都屬于本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明中以隔行掃描格式輸出信號的一個實施方案中，可以在水平方向的處理過程中隔一個像素處理一個像素，以便節(jié)省計算時間，因為按照定義，隔行掃描格式中要隔一行才有像素(也就是說一列中隔一個像素才有像素)。應該指出，在LTI中，修改邊緣點上一個方向上的四個或者六個像素(處理四個像素而不是六個像素能夠節(jié)省時間)，從而產生一個自然的銳化邊緣。只修改邊緣點而不修改周圍的像素或者每隔一個像素跳過LTI就會產生非自然信號。這樣，與水平方向的處理不同，垂直方向的處理要求處理這一列中的所有像素，因為包圍邊緣點的那些像素否則就無法按照需要進行修改。
一旦應用了LTI函數(shù)，就可以在向上轉換期間應用的分辨率顯示視頻信號。按照本發(fā)明提高了分辨率的視頻信號與獲得的圖像相比具有較高的分辨率，因而它們能夠具有很高的圖像質量。
如圖5所示，本發(fā)明中提高視頻信號分辨率的電路10包括一個接收機4，它從電視廣播臺或者其它視頻信號源接收視頻信號2。信號2被傳送給電路6，在那里向上轉換，按照本發(fā)明提高它的分辨率。提高電路6產生的輸出信號被傳送給電視顯像屏。參考圖6，通常會在輸入端12收到信號2，然后將它傳送給調諧器14。電路10常常放在電視調諧器輸出端和電視顯示屏8之間的某個位置上。
因此，本發(fā)明顯然提供了一種方法和系統(tǒng)，用于提高圖像分辨率，并且使消耗的處理資源最小。雖然描述本發(fā)明的時候參考了它的最佳實施方案，但是很顯然本領域中的技術人員可以想到許多變化、改進和改變。因此，落入后面權利要求范圍的所有變化、改進和改變都屬于本發(fā)明。
權利要求
1.以-可伸縮方式提高視頻信號分辨率的一種方法，包括獲得(102)第一個分辨率的視頻信號(2)；將一個尖峰函數(shù)應用(104)到所述第一個分辨率的視頻信號(2)上來產生一個尖峰信號；分析所述尖峰信號，找出(106)第一個分辨率的視頻信號(2)中可能的邊緣像素；將所述尖峰信號向上轉換(108)成較高分辨率的視頻信號；在對應于第一個分辨率視頻信號可能邊緣像素的像素上，將一個邊緣檢測函數(shù)應用(110)到所述較高分辨率的視頻信號上，從而找出較高分辨率視頻信號的邊緣像素；將一個邊緣聯(lián)系函數(shù)應用(112)于所述較高分辨率的視頻信號邊緣像素；將一個亮度過渡改善函數(shù)應用(114)到所述較高分辨率視頻信號的邊緣像素上；和輸出(116)所述較高分辨率的視頻信號。
2.權利要求1的方法，其中的尖峰函數(shù)還包括獲得第一個分辨率視頻信號(2)的卷積(202)；和將所述卷積結果(204)加到獲得的第一個分辨率視頻信號(2)上去。
3.權利要求1的方法，其中分析所述尖峰函數(shù)的步驟還包括計算所述尖峰信號的一階導數(shù)(302)；和如果所述第一個分辨率視頻信號像素上的一階導數(shù)大于第一個門限值，就將這個尖峰信號像素看成一個潛在的邊緣像素。
4.權利要求1的方法，其中的邊緣檢測函數(shù)還包括計算所述向上轉換過的信號的二階導數(shù)(402)；如果所述二階導數(shù)說明有一個零點交叉，就計算所述尖峰信號的三階導數(shù)(408)；如果所述三階導數(shù)大于第二個門限值就將所述像素看成(412)一個邊緣像素。
5.權利要求1的方法，其中的邊緣聯(lián)系函數(shù)還包括找出孤立的邊緣像素；和去掉找出來的所述孤立邊緣像素。
6.權利要求1的方法，其中的亮度過渡改善函數(shù)包括將較高分辨率視頻信號的一個邊緣像素劃分成多個子區(qū)域；分析每一個子區(qū)域，確定所述像素內邊緣所在的位置；用所述邊緣位置選擇一個濾波器；和將所選擇的濾波器應用于所述較高分辨率的邊緣像素。
7.權利要求6的方法，其中的邊緣位置被定義為c＝round[N*L”(x-1)/(abs(L”(x-1))+abs(L”(x)))]其中c是數(shù)學舍入函數(shù)，N表示每個像素被劃分成多少個子像素，x表示被評估的是哪一個像素，L”表示較高分辨率視頻信號的二階導數(shù)。
8.權利要求6的方法，其中的邊緣位置被用作一個系數(shù)，映射到濾波器中，儲存在一個查閱表里。
9.權利要求8的方法，還包括選擇較高分辨率視頻信號邊緣像素旁邊另外的像素；為選擇出來的每個另外的像素從所述查閱表選擇一個濾波器；和將所選擇的濾波器應用于所述較高分辨率的視頻信號邊緣像素和所述另外選擇的像素。
10.以可伸縮方式提高視頻信號分辨率的一種方法，包括獲得(102)第一個分辨率的視頻信號陣列；將一個尖峰函數(shù)應用到所述第一個分辨率的視頻信號陣列上來產生一個尖峰信號陣列；分析所述尖峰信號陣列，找出(106)第一個分辨率的視頻信號陣列中可能的邊緣像素；將所述尖峰信號陣列向上轉換(108)成較高分辨率的視頻信號陣列；在對應于第一個分辨率的視頻信號陣列可能的邊緣像素的像素上，將一個邊緣檢測函數(shù)應用(110)到所述較高分辨率的視頻信號陣列上，從而找出較高分辨率視頻信號陣列的邊緣像素；將一個邊緣聯(lián)系函數(shù)應用(112)于所述被看作較高分辨率視頻信號陣列邊緣像素的位置處較高分辨率的視頻信號陣列上；將一個亮度過渡改善函數(shù)應用(114)到被看作較高分辨率視頻信號陣列邊緣像素的像素處所述較高分辨率視頻信號陣列上；和輸出(116)所述較高分辨率的視頻信號陣列。
11.權利要求10的方法，其中的邊緣檢測函數(shù)還包括計算所述較高分辨率視頻信號陣列的二階導數(shù)(402)；如果所述較高分辨率視頻信號陣列中兩個相鄰像素的二階導數(shù)的乘積小于或者等于零，兩個所述相鄰像素中一個或者多個大于第二個門限值，就將兩個相鄰像素中的一個或者多個看成(412)一個邊緣像素；和處理所述陣列中的至少第三個像素，如果所述至少第三個像素的二階導數(shù)和所述陣列中與所述至少第三個像素相鄰的一個像素的二階導數(shù)的乘積等于零，所述至少第三個像素的三階導數(shù)大于第二個門限值，就將所述至少第三個像素當作一個邊緣像素。
12.權利要求10的方法，其中的亮度過渡改善函數(shù)包括將較高分辨率視頻信號的一個邊緣像素劃分成多個子區(qū)域；分析每一個子區(qū)域，確定所述像素內邊緣所在的位置；用所述邊緣位置選擇一個濾波器；和將所選擇的濾波器應用于所述較高分辨率的邊緣像素。
13.權利要求12的方法，其中的邊緣位置被定義為c＝round[N*L”(x-1)/(abs(L”(x-1))+abs(L”(x)))]其中c是數(shù)學舍入函數(shù)，N表示每個像素被劃分成多少個子像素，x表示被評估的是哪一個像素，L”表示較高分辨率視頻信號的二階導數(shù)。
14.提高視頻信號分辨率的一種方法，包括獲得(102)第一個分辨率的視頻信號；提高第一個分辨率視頻信號的感覺對比度，產生一個尖峰視頻信號；分析所述尖峰視頻信號，找出第一個分辨率的視頻信號中可能的邊緣像素；將所述尖峰視頻信號向上轉換(108)成較高分辨率的視頻信號；將一個邊緣檢測函數(shù)應用(110)到所述較高分辨率的視頻信號陣列上，從而找出較高分辨率視頻信號的實際邊緣像素；將一個邊緣聯(lián)系函數(shù)應用(112)于所述被看作實際較高分辨率視頻信號邊緣像素的位置處較高分辨率的視頻信號上；將一個亮度過渡改善函數(shù)應用(114)到所述較高分辨率視頻信號上；和輸出(116)所述較高分辨率的視頻信號。
15.提高視頻信號分辨率的一種方法，包括獲得(102)第一個分辨率的視頻信號；將一個尖峰函數(shù)應用(104)于所述第一個分辨率的視頻信號，其中的尖峰函數(shù)是通過獲得第一個分辨率的視頻信號的卷積，將所述卷積加到獲得的第一個分辨率的視頻信號上去計算出來的；分析所述尖峰信號，找出所述第一個分辨率的視頻信號中的潛在邊緣像素；將所述尖峰信號向上轉換(108)成較高分辨率的視頻信號；在對應于第一個分辨率的視頻信號潛在邊緣像素的像素上，將一個邊緣檢測函數(shù)應用于(110)所述較高分辨率的視頻信號，從而找出較高分辨率的視頻信號邊緣像素，其中的邊緣檢測函數(shù)是通過計算所述尖峰信號的二階導數(shù)計算(402)出來的，如果較高分辨率視頻信號中兩個相鄰像素的二階導數(shù)的乘積小于或者等于零，就計算所述尖峰信號的三階導數(shù)，如果所述三階導數(shù)大于第二個門限值，就將所述像素看作(412)一個邊緣像素；在被看作較高分辨率視頻信號邊緣像素的像素上，將邊緣聯(lián)系函數(shù)應用(112)于所述較高分辨率的視頻信號；在被看作較高分辨率視頻信號邊緣像素的像素上，將一個亮度過渡改善函數(shù)應用于(114)所述較高分辨率的視頻信號；和輸出(116)所述較高分辨率的視頻信號。
16.以可伸縮方式提高視頻信號分辨率的一種裝置，包括接收第一個分辨率的視頻信號(2)的一個接收機(4)；提高接收到的視頻信號的感覺對比度，產生尖峰信號的一個尖峰系統(tǒng)(6)；找出所述尖峰信號中可能的邊緣像素的紋理信號邊緣檢測器；將所述尖峰視頻信號向上轉換成較高分辨率視頻信號的一個向上轉換器；分析對應于所述尖峰信號可能邊緣像素的所述較高分辨率視頻信號中的像素，找出較高分辨率視頻邊緣像素的一個向上轉換邊緣檢測器；將找出的所述較高分辨率視頻信號邊緣像素連接起來的一個邊緣聯(lián)系器；通過將慢速亮度過渡替換成陡峭亮度過渡，銳化連接的較高分辨率視頻信號邊緣像素的一個亮度過渡改善裝置；和與所述接收機連接，輸出較高分辨率視頻信號的一個顯示器。
17.以可伸縮方式提高視頻信號分辨率的一種裝置，包括接收第一個分辨率視頻信號(2)的一個接收機(4)；提高所接收視頻信號(2)的感覺對比度，產生尖峰信號的一個尖峰系統(tǒng)(6)；分析所述尖峰信號的第一個導數(shù)，找出尖峰信號可能邊緣像素的一個紋理信號邊緣檢測器；將所述尖峰信號轉換成較高分辨率視頻信號的一個向上轉換器；計算所述尖峰信號的二階導數(shù)，找出零點交叉，計算所述尖峰信號零點交叉像素的三階導數(shù)，找出較高分辨率視頻信號邊緣像素的一個向上轉換邊緣檢測器；將找出來的較高分辨率視頻信號邊緣像素連接起來的一個邊緣聯(lián)系器；通過將較高分辨率的視頻信號邊緣像素劃分成多個子區(qū)域，分析每一個子區(qū)域，找到所述像素內邊緣所在位置，用所述邊緣位置選擇一個濾波器，將選中的濾波器應用于所述較高分辨率邊緣像素的銳化連接的較高分辨率視頻信號邊緣像素的一個亮度過渡改善裝置；和與所述接收機連接輸出所述較高分辨率視頻信號的一個顯示器。
18.一種電視接收機，包括一個接收調諧器(14)，用于調諧到第一個分辨率的電視信號上；一個電視信號處理電路(10)，與一個顯示器(8)連接，提供提高了分辨率的電視信號，其中提高了分辨率的電視信號的產生過程還包括*將一個尖峰函數(shù)應用于(104)第一個分辨率的電視信號，產生一個尖峰信號；*分析所述尖峰信號，找出(106)第一個分辨率的電視信號(2)中可能的邊緣像素；*將所述尖峰信號向上轉換(108)成較高分辨率的電視信號；*在對應于第一個分辨率視頻信號可能邊緣像素的像素上，將一個邊緣檢測函數(shù)應用于(110)所述較高分辨率的電視信號，找出較高分辨率電視信號邊緣像素；*將一個邊緣聯(lián)系函數(shù)應用于(112)所述較高分辨率電視信號邊緣像素；*將一個亮度過渡改善函數(shù)應用于(114)所述較高分辨率電視信號邊緣像素；和*輸出(116)所述較高分辨率電視信號。
19.一種電視接收機，包括用于接收的一個調諧器(14)，調諧到第一個分辨率的電視信號(2)上；一個電視信號處理電路(10)，與一個顯示器(8)連接，提供提高了分辨率的電視信號，其中產生提高了分辨率的電視信號的過程還包括*將一個尖峰函數(shù)應用于(104)所述第一個分辨率的電視信號，提高所述電視信號的感覺對比度；*分析所述電視信號尖峰信號，找出(106)可能的邊緣像素；*將所述第一個分辨率的電視信號(2)向上轉換(108)到一個較高分辨率的電視信號；*將一個邊緣檢測函數(shù)應用(110)到較高分辨率的電視信號，找出零點交叉，分析所述零點交叉像素，找出較高分辨率電視信號的邊緣像素；*將一個邊緣聯(lián)系函數(shù)應用(112)到找出來的較高分辨率電視信號的邊緣像素上；*通過將較高分辨率的視頻信號邊緣像素劃分成多個子區(qū)域，分析每一個子區(qū)域，確定所述像素內邊緣所在的一個位置，用所述邊緣位置來選擇一個濾波器，將選中的所述濾波器應用于所述較高分辨率邊緣像素，將一個亮度過渡改善函數(shù)應用于(114)找出來的較高分辨率電視信號邊緣像素；和*輸出(116)所述較高分辨率的電視信號。
全文摘要
提高視頻圖像分辨率的一種系統(tǒng)和方法，包括獲得(102)較低分辨率的視頻信號(2)，應用(104)一個尖峰函數(shù)，分析尖峰信號，找出(106)潛在邊緣。然后將低分辨率信號(2)向上轉換(108)成較高分辨率格式。在較高分辨率格式中檢測(110)圖像的實際邊緣，并且將它們聯(lián)系起來(112)，將一個亮度過渡改善函數(shù)應用于(114)這些邊緣以銳化圖像。在低分辨率分析圖像能夠減少計算時間，卻仍然能夠產生高質量輸出圖像。
文檔編號G06T5/00GK1460368SQ02800979
公開日2003年12月3日 申請日期2002年3月19日 優(yōu)先權日2001年3月30日
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